DE2942121A1

DE2942121A1 - Ofenanlage, insbesondere zum schmelzen von erzkonzentrat

Info

Publication number: DE2942121A1
Application number: DE19792942121
Authority: DE
Inventors: Heinz 5210 Troisdorf Cordewener; Friedrich 5000 Köln Megerle
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1979-10-18
Filing date: 1979-10-18
Publication date: 1981-04-30
Also published as: CA1152319A; US4358094A; DE2942121C2; ZA806403B

Description

Anlage zum Patentgesuch der - 4 - H 79/50 Klöckner-Humboldt-Deutz Chr/Wr

Aktiengesellschaft

vom 12- Oktober 1979

Ofenanlage, Insbesondere zum Schmelzen von Erzkonzentrat

Die Erfindung betrifft eine Ofenanlage, insbesondere zum Schmelzen von Erzkonzentrat.

Bei einer bekannten pyrometallurgisehen Ofenanlage (US-PS 3f555,164) wird feinkörniges Erzkonzentrat in einem Schmelzaggregat in sauerstoffreicher Gasatmosphäre kontinuierlich geröstet und geschmolzen. In einer Schmelzkammer werden die Schmelze und das gebildete Gas sowie Staub voneinander getrennt. Gas und Staub werden in einem zur Schmelzkammer benachbarten Abgasschacht abgezogen, während die am Boden der Schmelzkammer gesammelte Schmelze und Schlacke unter einer von oben in das Schmelzbad eintauchenden Ofentrennwand hindurch in einen Atsetzherd zur Weiterbehandlung der Schmelze und Entfernung der Schlacke eintreten.

Die mit den heißen aggresiven Gasen sowie mit dem heißen Metall- bzw. Schlackenbad in Berührung kommenden Ofenwände, insbesondere die Ofentrennwände müssen unbedingt feuerfest und gekühlt sein. Bei der bekannten Ofenanlage ist die von oben in das Schmelzbad eintauchende und sich über die

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gesamte Ofenbreite erstreckende Trennwand zur Trennung des Schmelasammelraums vom Absetzherd eine mit Kühlkanälen versehene, an der Ofendecke aufgehängte Wand. Wäre die bekannte Ofentrennwand gemauert und würde sie die Funktion einer in ein Schmelzbad eintauchenden Trennwand übernehmen, so kann dies unter Berücksichtigung des Verschleißes durch die aggresive Schlackenschmelze nicht praktiziert werden. Es versteht sich von selbst, caß eine solche Trennwand nicht nur gekühlt, sondern außerdem in selbsttragender Konstruktion ausgeführt sein müßte. Bestünde die ganze Ofentrennwand dagegen aus einem einzigen, als metallisches KUhlelement ausgebildeten Stück, so wäre die Trennwand infolge ihres Gewichts und ihrer Größe praktisch nicht mehr transport- und montierfähig. Wärmespannungen in der Trennwand könnten sich nicht ausgleichen und verschlissene Wandteile könnten nicht ausgewechselt werden. Wäre die Ofentrennwand dagegen aus mehreren metallischen Kühlelementen zusammengeschweißt, so würde das Verschweißen auf der Baustelle Zeit und Kosten verursachen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und eine Ofenanlage zu schaffen, deren Wände, insbesondere thermisch hochbelasteten Trennwände trotz vorhandener Kühlkanäle eine hohe Festigkeit aufweisen, einfach montierbar sind, Wärmespannungen ausgleichen können sowie noch weitere

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Vorteile aufweisen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenigstens der tragende untere Teil der Ofenwände, insbesondere der Ofentrennwände aus einer Tragkonstruktion besteht, an deren thermisch beanspruchten Seite einzelne von Kühlmedium durchströmte Kühlelemente lösbar befestigt sind. Ofentrennwände sind in der Regel an beiden Seiten thermisch hoch beansprucht, so daß in diesem Fall an beiden Außenflächen der Ofentrennwand-Tragkonstruktion, bestehend vorzugsweise aus einem hohlen Stahlblech-Kastenträgir, einzelne von Kühlmedium durchströmte Kühlelemente Ic sbar befestigt sind.

Die Montage der erfindungsgemäßen C fenwand ist einfach. Die Kühlelemente sind miteinander rieht verbunden, so daß umfangreiche Schweißarbeiten entfallen. Durch die lösbare Verbindung der Kühlelemente mit der Tragkonstruktion sind die Kühlelemente schnell und einfach auswechselbar und untereinander austauschbar, wenn die einzelnen KUhlelemente gleich groß sind. Die miteinander nicht verbundenen Kühlelemente müssen nicht übermäßig massiv und selbsttragend ausgebildet sein, da eine klare Trennung zwischen den die Kühlfunktion übernehmenden Kühlelementen und der die Tragfunktion übernehmenden Tragkonstruktion eingehalten ist. Die Kühlelemente übernehmen voll den Wärmeschutz der Tragkonstruktion, ohne daß ein feuerfestes Mauerwerk erforderlich ist. Weil die Verbindung zwischen den KUhlelementen und der Tragkonstruktion

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lösbar ist, können Wärmespannungen ausgeglichen werden, besonders bei unterschiedlLcher Wärmebelastung an beiden Seiten der Ofentrennwand. Die erfindungsgemäße Ofenwandkonstruktion muß sich nicht über die gesamte Höhe einer Ofentrennwand erstrecken, sondern braucht nur im thermisch besonders beanspruchten unteren Wandbereich vorhanden sein, so daß die erfindungsgemäße Ofenwandkonstruktion besonders geeignet ist als selbsttragende Unterstützungs- bzw. Tragkonstruktion, die fest genug ist, um darauf ein Mauerwerk mit eingebundenen Kühlrohren, eine Rohrmembranwand als Kesselwand oder eine andere Wand aufbauen zu können.

Die Erfindung und deren weiteren Vorteile werden anhand des in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Horizontalschnitt durch eine pyrometallurgische Ofenanlage längs der Linie I - I der Fig. 2,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch die Ofenanlage längs der Linie II - II der Fig. 1,

Fig. 3 einen Vertikalschnitt längs der Linie III - III der Figur 1,

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Flg. k in vergrößerter Darstellung die Einzelheit IV der Fig. 2,

Flg. 5 in vergrößerter Darstellung die Einzelheit V der Fig. 3,

Flg. 6 einen Schnitt längs der Linie VI - VI der Fig. k.

Die Figuren 1 bis 3 zeigen eine p/rometallurgische Ofenanlage, die zum Beispiel zur Erschmelzung von feinkörnigem sulfidischem Bleierzkonzentrat dienen soll, mit einem geraeinsamen Gehäuse 10, in welchem ein Schwebeschmelzschacht 11, ein Abgasschacht 12 und ein Absetzherd 13 zur Weiterbehandlung der Schmelze angeordnet sind. In den vertikalen Schmelzschacht 11 wird von oben das sulfidische Erzkonzentrat mit einem Strom technisch reinen Sauerstoffs eingeblasen.

Das Erzkonzentrat wird im Schmelzschacht bei momentaner Erhitzung auf hohe Temperatur in Bruchteilen von Sekunden, noch während es sich im Schwebezustand befindet, geröstet und geschmolzen. Die Verbrennung des Sulfidschwefels und gegebenenfalls anderer oxidierbarer Bestandteile in der Sauerstoffatmosphäre liefert meist bereits genügend Wärme, um den Rost- und SchmelzVorgang autogen ablaufen zu lassen.

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Die Schmelze sammelt sich im Schmelzesammelraum 14, während das Abgas zusammen mit gebildetem Staub nach oben durch den Abgasschacht 12 abgezogen wird. Im Sammelraum 14 bildet sich auf der gesammelten Schmelze eine Primärschlacke. Die Schmelze fließt unter der Unterkante einer vertikalen, von oben in das Schmelzbad bzw. Schlackenbad eintauchenden Trennwand 15 in den Absetzherd 13 ein. Im Absetzherd 13 wird die Schmelze reduziert und sie erhält Gelegenheit, sich in Blei und sich biliende Sekundärschlacke zu trennen, welche aus dem Absetzherd getrennt abgestochen werden.

Die Schlackenbadoberflache 16 und die Bleibadoberfläche 17 stehen im Schmelzesammelraum 14 und im Absetzherd 13 gleichhoch. Die Trennwand 15 verhindert die Vermischung von Gasen der Oxidationszone und der Reduktionszone und sie ermöglicht, daß in beiden Zonen eine voneinander unabhängige Atmosphäre aufrechterhalten werden kann. Durch die Ofentrennwand 18 sind Schmelz:5chacht 11 und Abgasschacht 12 voneinander getrennt. Duroh den Zwischenraum zwischen dem Schlackenbadspiegel 16 und der Unterkante der Ofentrennwand 18 zieht das Abgas vom Schmelzschacht 11 in den Abgasschacht 12 ab.

Die beiden senkrecht zueinander stehenden vertikalen Ofentrennwände 15 bzw. 15a und 18 sind thermisch sehr hoch be-

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lastet und müssen unbedingt gekühlt sein. Wenigstens der tragende untere Teil dieser beiden Ofentrennwände besteht erfindungsgemäß aus einer Tragkonstruktion 19a, 19b, vorzugsweise ein aus Stahlblech bestehender hohler Kastenträger, an dessen beiden Außenflächen ein2elne von Kühlmedium durchströmte KUhlelemente 20a, 20b, 20c, 2Od lösbar befestigt sind. Die zwei hohlen Kastenträger 19a und 19b sind T-förmig aneinandergesetzt und verschweißt und bilden die Tragkonstruktion für die zwei Ofentrennwände 15a bzw. 15 und 18, wobei die T-förmige Kastenträger-Tragkorstruktlon 19a, 19b freitragend nur an ihren drei Endstellen an außerhalb des Ofens angeordneten Stützen 21, 22 und 23 abgestützt ist.

Die vorzugsweise aus Kupfer bestehenden Kühlelemente 20a, 20b usw. haben die Gestalt horizontal angeordneter Balken und sie weisen an ihren Rückseiten durch Löcher 24, 25 des Kastenträgers 19b, 19a hindurchgesteckte Laschen 26, 27 auf, deren Enden mit in einer Horizontelen fluchtenden Langlöchern 28, 29 versehen sind, durch die jeweils eine horizontal innerhalb des hohlen Kaster trägers liegende Riegelstange 30, 31 hindurchgeschoben ist. Aus Fig. 6 ist ersichtlich, daß die Lasche 26 sowie auch die übrigen Laschen als Stahllaschen mit Vorteil in das Kupfermaterial der Kühlelemente eingegossen sind. Ferner ist ersichtlich, daß die

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Kastenträger an der Innenseite angeschweißte ösen 32 aufweisen, durch welche die Riegelstangen hindurchgeschoben sind, die sich nach Fig. 1 nach außen bis zu den drei Stützen 21, 22, 23 der Tragkonstruktion, erstrecken. Auf diese Weise sind die einzelnen Kühleletnente sehr einfach und schnell lose an der Tragkonstruktion aufzuhängen. Nach dem Aufhängen liegen die Kühlelemente satt an den beiden Außenflächen der Kastenträger 19a, 19b an, so daß ein guter Wärmeabfluß über die Kühlelemente gewährleistet ist.

Die balkenförmigen Kühlelenente 20a bis 2Od weisen Jeweils einen unteren Kühlmittelvorlaufkanal 33 und einen mit diesem verbundenen oberen Kühlmittelrücklaufkanal 34 auf, wobei beide Kanäle durch eine U-förmige Umlenkung 35 miteinander verbunden sind, so daß das Kühlmittel, in der Regel Wasser, die einzelnen Kühlelemente haarnadelförmig durchströmt. Die Ein- und Ausflußrichtung des Kühlmittels ist durch Pfeile in Fig. 2 angezeigt. Die Kiihlmittelkanäle 33₁ 34 bestehen jeweils aus einem flach gefalzten Kupferrohr, das in die kupfernen Kühlelemente eingegossen ist.

Die untere Stirnseite des Kastenträgers 19b der den Abgasschacht 12 vom Schmelzschacht 11 trennenden Ofentrennwand ist durch ein Kühlelement 2Oe abgeschlossen, bei dem der Kühlmittelvorlaufkanal und der Kühlmittelrücklaufkanal

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horizontal nebeneinanderliegend angeordnet sind. Das Kühlelement 2Oe ist dabei durch mehrere Bolzen 35 am Kastenträger 19b lösbar aufgehängt. Die untere Stirnseite des Kastenträgers 19a der den Schmelz- bzw. Abgasschacht vom Absetzherd 13 trennenden Ofentrennwand 15a ist durch ein in die Schmelze eintauchendes, mit mehreren horizontal übereinanderliegenden KUhlmittelkanälen 36 bis 40 versehenes Kühlelement 41 abgeschlossen, das ;;ich über die gesamte Ofenbreite erstreckt und an beiden Endrn gelagert ist. Zur Sicherheit gegen eine etwaige Durchbiegung ist das Kühlelement 41 noch über mehrere Sicherheitsbolzen 42 am Kastenträger 19a aufgehängt. Das ebenfalls vorzugsweise aus Kupfer bestehende KUhlelement 41 ist an s<inen Außenflächen mit einer feuerfesten Stampfmasse 43 ve rsehen, die beim Ofenbetrieb durch eine sich bildende S(hlackenschicht ersetzt wird.

Die an der Tragkonstruktion aufgehängten KUhlelemente, die gleichgroß und damit austauschbar £ind, berühren sich gegenseitig nicht. Die Stoßflächen 44, L·5 der horizontal balkenförmig übereinander angeordneten Kuhlelemente sind mit Vorteil von innen nach außen schräg nach unten geneigt, damit sich benachbarte KUhlelemente im Betriebszustand gegenseitig halten können. Die Außenflächen der Ofentrennwände 15a und können noch durch eine feuerfeste iestampfung geschützt sein.

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Im feuerfesten Material der thermisch weniger belasteten Ofenaußenwände sind Kühlrohre 46, 47 eingebettet_} so daß die thermisch hochbelasteien Ofentrennwände 15a, 18 infolge des metallischen Kühlelenu ntmaterials entsprechend stark gekühlt sind, während die an die Ofentrennwände anschließenden Ofenaußenwände, die weniger wärmebelastet sind, infolge des Fehlens des metallischen Kühlelementmaterials an diesen Ofenaußenwänden entsprechend weniger stark gekühlt werden. Der Wärmeabfluß aus den Ofenwänden kann je nach Wärrnebelastung der Wände durch mehr oder weniger starke Anhäufung von metallischem Kühlelementmaterial an der Wand individuell eingestellt werden.

Die Ofentrennwände brauche ι nicht über die ganze Wandhöhe mit den aufgehängten Kühle ementen wärme^eschützt sein, sondern nur an deren unteren, besonders belasteten Bereich, so daß die erfindungsgemäß'? Ofenwandkonstruktion ideal als Unterstützungskonstruktion bzw. Tragkonstruktion geeignet ist, die fest genug ist, um darauf ein Mauerwerk mit eingebundenen Kühlelementen, eine Rohrmenbranwand als Kesselwand oder eine andere Wand aufbauen zu können. Die sich über die gesamte Ofenbreite von zum Beispiel 8 ir freitragend erstreckende Ofentrennwand 15, 15a ist im kritischen mittleren Bereich von der quer dazu verlaufenden Ofentrennwand 18 mit Kastenträger 19b

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stabil gehalten, wodurch die Ofenkonstruktion in ihrer Stabilität insgesamt verbessert wird.

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L e e r s e i t e

Claims

12.10.1979 KHD Chr/Wr H 79/50 Patentansprüche

1. Ofenanlage, insbesondere zum Schmelzen von Erzkonzentrat, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der tragende untere Teil der Ofenwände, insbesondere der Ofentrennwände (15a, 18) aus einer Tragkonstruktion (19a, 19b) besteht, an deren thermisch beanspruchten Seite einzelne von Kühlmedium durchströmte Kühlelemente (20a bis 2Oe) lösbar befestigt sind.

2. Ofenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragkonstruktion (19a, 19b) der Ofentrennwände ein vorzugsweise aus Stahlblech bestehender hohler Kastenträger ist, an dessen beiden Außenseiten die Kühlelemente befestigt sind.

3. Ofenanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kastenträger (19a, 19b) T-förmig aneinandergesetzt sind und die Tragkonstruktion für zwei Ofentrennwände (15a bzw. 15, 18) bilden zur Trennung von Schmelzschacht (11) und Abgasschacht (12) einerseits und von Schmelz- bzw. Abgasschacht und Absetzherd (13) andererseits, wobei die T-fÖrmige Kastenträger-Tragkonstruktion freitragend nur an ihren drei Endstellen (21, 22, 23) abgestützt ist.

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ORIGINAL INSPCCTEO

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4. Ofenanlage nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorzugsweise aus Kupfer bestehenden Kühlelemente (20a, 20b usw) die Gestalt horizontal angeordneter Balken haben und an ihren Rückseiten durch Löcher (24, 25) des Kastenträgers (19b, 19a) hindurchgesteckte Laschen (26, 27) aufweisen, deren Enden mit fluchtenden Langlöchern (28, 29) versehen sind, durch die jeweils eine horizontal innerhalb des hohlen Kastenträgerr. liegende Riegelstange (30, 31) hindurchgeschoben ist.

5. Ofenanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die balkenförmigen Kühlelemente (20a bis 2Od) jeweils einen Kühlmittelvorlaufkanal (33) und einen mit diesem verbundenen Kühlmittelrücklaufkanal (34) aufweisen, wobei beide Kanäle (33, 34) horizontal übereinanderliegend angeordnet sind.

6. Ofenanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Stirnseite des Kastenträgers (19b) der den Abgasschacht (12) vom Schmelzschacht (11) trennenden Ofentrennwand (18) durch ein Kühlelement (2Oe) abgeschlossen ist, bei dem der KUhlmittelvorlaufkanal und der Kühlmittelrücklaufkanal horizontal nebeneinanderliegend angeordnet sind.

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7. Ofenanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Stirnseite des Kastenträgers (19a) der den Schmelz- bzv · Abgasschacht vom Absetzherd (13) trennenden Ofentrennwand (15a) durch ein in die Schmelze eintauchendes, mit mehreren horizontal übereinanderliegenden Kühlmittelkanälen (36 bis 40) versehenes Kühlelement (41) abgeschlossen ist.

8. Ofenanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßflächen (44, 45) der horizontal balkenförmig übereinander angeordneten Kühlelemente von innen nach außen schräg nech unten geneigt sind.

9· Ofenanlage nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß alle Kühlelemente gleich groß und damit austauschbar sind.

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